Research

Specific Topics

 - Atomic-scale probing of lattice defects in energy materials  
 - Elucidation of defect-property relationship in electrocatalysts  
 Materials with high safety and power for rechargeable batteries 
 - Nanostructure control and segregation at surface and interfaces of crystals 



Perovskite 구조의 산화물에서 2차원 결함형상을 통한 산소 팔면체 distortion 현상을 직접 관찰하며,
이를 통한 전자의 에너지 레벨 변화를 고찰한다. 이러한 구조 변화와 전자 에너지 레벨 변화에
대한 상관관계 이해를 기반으로 크게 향상된 산소 촉매 (OER/ORR) 특성을 나타내는 원인을
규명한다.  


빠른 수소이온 전도를 보이는 산화물을 합성하고 이온과 결정내 결함들간의 정전기적 상호작용을
원자레벨에서 조절한다. 이를 바탕으로 보다 우수한 이온전도 특성을 나타내는 산화물 재료의
설계에 응용한다. 



산화물과 같은 이온성 결정에서의 계면은 공간전하 영역을 포함한다. 따라서 유효전하를 가지는
결정결함들은 결정내부에서 관찰되는 평형농도분포와 전혀 다른 분포를 띠게 된다. 산화물 기반의
에너지 재료에서 이러한 원자수준의 계면 편석(segregation)을 직접 관찰하고 조절할 수 있는
방법을 제시한다. 



(Collaboration with Dr. Si-Young Choi at Korea Institute of Materials Science (KIMS))
에너지 저장과 변환재료에서의 전극 및 전해질로 쓰이는 산화물을 합성하고 결정격자 내부에 
존재하는 결함(defects)을 원자수준에서 직접 관찰한다. 이를 통하여 보다 우수한 에너지 저장/변환
능을 보이는 재료 설계에 응용한다. 
  


(Collaboration with Drs. Young-Min Kim & Jin-Gyu Kim at Korea Basic Science Institute (KBSI))
에너지 재료에서 발생하는 결정구조변화(phase transition) 현상을 직접 관찰을 통하여 규명한다. 
특히 산화물 나노입자 형성시 일어나는 결장화 현상을 깊이있게 관찰하여 효율적 입자 합성 방법을 
제시한다. 




(Collaboration with Drs. Young-Min Kim & Jin-Gyu Kim at Korea Basic Science Institute (KBSI))
대부분의 산화물들은 고온에서 합성된다. 이 때 발생하는 결정성장, 용해, 기화 현상 등을 이해하기 
위하여 고온에서 직접 관찰하는 방법을 이용해야 한다.  이를 위하여 고온 실시간(real-time) 
투과전자현미경(TEM)을 적극적으로 사용하여 중요 원자이동 현상을 자세히 조사한다. 



(Collaboration with Drs. Jin-Gyu Kim & Young-Boo Lee at Korea Basic Science Institute (KBSI))
에너지 재료에서 입자의 모양이나 제2상(second phase)의 분포는 최종 성능을 좌우할 수 있는 
중요한 요소이다. 이에 대한 3차원적 정보를 얻기 위하여 전자 토모그래피(electron tomography)를 
사용한다. 위의 예는 리튬이온전지의 대표적 양극재료인 LiFePO4 에서 나타나는 제2상인 Fe2P 입자들이 
서로 연결되어 있지 않고 isolated 되어 있음을 직접 보여주고 있다. 따라서 2004년 캐나다의 워털루 
대학에서 발표한 논문인 "P. Subramanya Herle et al, Nature Materials 3, 147 (2004)" 은 과학적으로 틀렸음을 
정확히 증명하고 있다 (For more information, see S.-Y. Chung*, J.-G. Kim, Y.-M. Kim, and Y.-B. Lee, 
“Three-Dimensional Morphology of Iron Phosphide Phases in a Polycrystalline LiFePO4 Matrix,” 
Advanced Materials 231398 (2011); S.-Y. Chung*, “Comment on ‘Positive Electrode Materials for 
Li-Ion and Li-Batteries’,” Chemistry of Materials 24, 2240 (2012).)


도핑, 격자결함 제어 등의 원자수준 조절 기술을 이용하여 리튬전지의 고출력, 고안전성 양극재료 합성을 수행한다.